• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제63권2호
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• pp.187-207
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• 2024

본 연구에서는 GPT-4 기반의 ChatGPT를 활용한 서술형 평가 문항의 자동 채점 가능성을 탐색하기 위해 교사와 GPT-4 기반의 ChatGPT의 채점 결과를 비교, 분석하였다. 이를 위해 학생평가지원포털에 있는 고등학교 1학년 순열과 조합 단원에서 3개의 서술형 문항을 선정하였다. 문항 1, 2는 문제 해결 전략이 1가지인 문항이고, 문항 3은 문제 해결 전략이 2가지 이상인 문항이었다. 8년 이상의 교육 경력이 있는 교사 2명이 학생 204명의 답안을 채점하고, GPT-4 기반의 ChatGPT의 채점 결과와 비교하였다. 문항별로 Few-Shot-CoT, SC, 구조화, 반복 프롬프트 기법 등을 활용하여 채점을 위한 프롬프트를 구성하였고, 이를 GPT-4 기반의 ChatGPT에 입력하여 채점하였다. 채점 결과, 문항 1, 2는 교사의 채점 결과와 GPT-4의 채점 결과 사이에 강한 상관관계를 충족하였다. 문제 해결 전략이 2가지인 문항 3은 먼저 채점 전 학생 답안을 문제 해결전략별로 분류하는 프롬프트를 GPT-4 기반의 ChatGPT에 입력하여 답안을 분류하였다. 이후 유형별로 채점 프롬프트를 적용하여 GPT-4 기반의 ChatGPT에 입력하여 채점하였고, 채점 결과 역시 교사의 채점 결과와 강한 상관관계가 나타났다. 이를 통해 프롬프트 엔지니어링을 활용한 GPT-4 모델이 교사의 채점을 보조할 수 있는 가능성을 확인하였으며 본 연구의 한계점 및 향후 연구 방향을 제시하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권4호
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• pp.826-839
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• 2013

본 연구는 과학 교과교육학 이론이 예비과학교사에게 어느 정도 필요한지에 대한 과학교육 연구자들의 의견을 알아보고자 하였다. 이를 위해서 과학교육 전공교수들의 설문을 통해 과학교사의 역량과 소양 측면에서 과학 교과교육학 이론들의 세부 내용들이 어느 정도 중요한지에 대한 의견을 분석하였다. 또한 중등과학교사신규임용후보자선정경쟁시험(중등과학교사 임용시험)에 제시된 과학 교과교육학 이론 관련 문항을 분석하여 과학교육 연구자들의 의견과의 차이점을 비교하였다. 그 결과, 과학교육 전공교수들은 탐구과정, 과학지식 평가, 탐구능력 평가 실험장치 및 도구 사용법, 실험실 안전, 학생의 오개념, 토론, 논술 등에 대해서 중요하다고 인식하고 있었다. 반면에, 과학교육 전공교수들은 과학 철학, 과학교육과정의 변천, 외국 교육과정, 브루너의 수업이론, 카플러스 순환학습모형, 발생학습모형, 발견학습모형, 클로퍼 교육목표 분류 등의 내용이 상대적으로 덜 중요하다고 인식하고 있었다. 중등과학교사임용시험 문항 분석 결과, 교육과정이나 오수벨 이론 등과 같이 중요도와 관계없이 편중된 영역에서 많은 문항들이 출제된 것으로 나타나 과학교육 연구자들이 중요하게 생각하는 이론의 중요성과 중등과학교사임용시험에서 출제된 문항 분포는 관련이 적었다. 본 연구는 과학교육 연구자들의 의견과 중등과학교사임용시험 출제 경향의 차이를 줄이는 방안 마련이 필요함을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제21권2호
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• pp.357-384
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• 2001

본 논문에서는 통합과학교육에 관한 이론적 방향과 실제적 교수 학습방안을 연계성 있게 제시하여 과학교사들의 통합과학교육에 관한 이해를 도움과 동시에 통합과학 수업 보조자료를 개발하여 실제수업에 활용할 수 있도록 하였다. 이를 위해 공통과학 교과내용 중 통합 과학적 성격이 특히 강한 에너지 단원을 대상으로 통합과학 교수 학습 방안을 모색하였는데, 이것은 이전 논문에서 구성한 '통합과학교육의 방향별 에너지 교수 학습 전략' 을 바탕으로 하고 여기에 각 방향별 특징에 적합한 수업 모형을 적용한 것이다. 즉, 지식내용중심의 통합은 물리, 화학, 생물, 지구과학의 지식을 통합하기 위해서 '에너지의 여행' 을 주제로 선정하고 ' 개방된 발견학습' 수업모형을 적용하여 개념과 탐구관련 중심으로 모색하였다. 사회문제중심의 통합은 과학관련 사회문제를 해결하기 위하여 '에너지의 미래'를 주제로 선정하고 '발생학습' 수업모형을 적용하여 학습자의 인지과정을 중심으로 모색하였다. 개인흥미중심의 통합은 과학과 개인흥미의 통합을 위하여 '에너지의 변신' 을 주제로 선정하고 '프로젝트' 수업모형을 적용하여 학습자의 흥미나 관심분야를 중심으로 모색하였다. 이상과 같은 방향에 따른 통합과학 교수 학습 방안은 다음과 같은 순서에 의해 모색되었다. 먼저, 각 주제별로 다루어야할 통합과학적 교수 학습 내용을 구성하고, 이를 바탕으로 각각의 주제를 통합적으로 수업하기 위한 통합과학적 수업 절차를 설계하였다. 그리고 작성한 수업 절차에 따라 실제 통합과학 수업에서 적용할 수 있는 통합과학적 수업 지도안을 작성하였다. 이상의 연구는 21세기를 대비한 통합과학교육의 방향정립과 교재, 교사, 학생을 고려한 종합적인 통합과학교육 프로그램 개발에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국측량학회지
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• 제38권4호
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• pp.363-373
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• 2020

정사영상 생성을 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 기존의 방법은 정사영상을 제작할 경우, 폐색지역을 탐지하고 복원하기 위해 항공영상의 외부표정요소와 정밀 3D 객체 모델링 데이터가 필요하며, 일련의 복잡한 과정을 자동화하는 것은 어렵다. 본 논문에서는 기존의 방법에서 탈피하여 딥러닝(DL)을 이용하여 엄밀정사영상을 제작하는 새로운 방법을 제안하였다. 딥러닝은 여러 분야에서 더욱 급속하게 활용되고 있으며, 최근 생성적 적대 신경망(GAN)은 영상처리 및 컴퓨터비전 분야에서 많은 관심의 대상이다. GAN을 구성하는 생성망은 실제 영상과 유사한 결과가 생성되도록 학습을 수행하고, 판별망은 생성망의 결과가 실제 영상으로 판단될 때까지 반복적으로 수행한다. 본 논문에서 독일 사진측량, 원격탐사 및 공간정보학회(DGPF)가 구축하고 국제 사진측량 및 원격탐사학회(ISPRS)가 제공하는 데이터 셋 중에서 라이다 반사강도 데이터와 적외선 정사영상을 GAN기반의 Pix2Pix 모델 학습에 사용하여 엄밀정사영상을 생성하는 두 가지 방법을 제안하였다. 첫 번째 방법은 라이다 반사강도영상을 입력하고 고해상도의 정사영상을 목적영상으로 사용하여 학습하는 방식이고, 두 번째 방법에서도 입력영상은 첫 번째 방법과 같이 라이다 반사강도영상이지만 목적영상은 라이다 점군집 데이터에 칼라를 지정한 저해상도의 영상을 이용하여 재귀적으로 학습하여 점진적으로 화질을 개선하는 방법이다. 두 가지 방법으로 생성된 정사영상을 FID(Fréchet Inception Distance)를 이용하여 정량적 수치로 비교하면 큰 차이는 없었지만, 입력영상과 목적영상의 품질이 유사할수록, 학습 수행 시 epoch를 증가시키면 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 본 논문은 딥러닝으로 엄밀정사영상 생성 가능성을 확인하기 위한 초기단계의 실험적 연구로서 향후 보완 및 개선할 사항을 파악할 수 있었다.

• 지능정보연구
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• 제19권3호
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• pp.1-23
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• 2013

융합 R&D가 추구해야 할 바람직한 방향은 이종 기술 간의 결합에 의한 맹목적인 신기술 창출이 아니라, 당면한 주요 문제를 해결함으로써 사회적 니즈를 충족시킬 수 있는 기술을 개발하는 것이다. 이와 같은 사회문제 해결형 기술 R&D를 촉진하기 위해서는 우선 우리 사회에서 주요 쟁점이 되고 있는 문제들을 선별해야 한다. 그런데 우선적이고 중요한 사회문제를 분별하기 위해 전문가 설문조사나 여론조사 등 기존의 사회과학 방법론을 사용하는 것은 참여자의 선입견이 개입될 수 있고 비용이 많이 소요된다는 한계를 지닌다. 기존의 사회과학 방법론이 지닌 문제점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 사회적 이슈를 다루고 있는 대용량의 뉴스기사를 수집하고 통계적인 기법을 통하여 사회문제를 나타내는 키워드를 추출하는 시스템의 개발을 제안한다. 2009년부터 최근까지 3년 동안 10개 주요 언론사에서 생산한 약 백 30만 건의 뉴스기사에서 사회문제를 다루는 기사를 식별하고, 한글 형태소 분석, 확률기반의 토픽 모델링을 통해 사회문제 키워드를 추출한다. 또한 키워드만으로는 정확한 사회문제를 파악하기 쉽지 않기 때문에 사회문제와 연관된 키워드와 문장을 찾아서 연결하는 매칭 알고리즘을 제안하다. 마지막으로 사회문제 키워드 비주얼라이제이션 시스템을 통해 시계열에 따른 사회문제 키워드를 일목요연하게 보여줌으로써 사회문제를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 특히 본 논문에서는 생성확률모델 기반의 새로운 매칭 알고리즘을 제안한다. 대용량 뉴스기사로부터 Latent Dirichlet Allocation(LDA)와 같은 토픽 모델 방법론을 사용하여 자동으로 토픽 클러스터 세트를 추출할 수 있다. 각 토픽 클러스터는 연관성 있는 단어들과 확률값으로 구성된다. 그리고 도메인 전문가는 토픽 클러스터를 분석하여, 각 토픽 클러스터의 레이블을 결정하게 된다. 이를 테면, 토픽 1 = {(실업, 0.4), (해고, 0.3), (회사, 0.3)}에서 토픽 단어들은 실업문제와 관련있으며, 도메인 전문가는 토픽 1을 실업문제로 레이블링 하게 되고, 이러한 토픽 레이블은 사회문제 키워드로 정의한다. 그러나 이와 같이 자동으로 생성된 사회문제 키워드를 분석하여 현재 우리 사회에서 어떤 문제가 발생하고 있고, 시급히 해결해야 될 문제가 무엇인지를 파악하기란 쉽지 않다. 따라서 제안된 매칭 알고리즘을 사용하여 사회문제 키워드를 요약(summarization)하는 방법론을 제시한다. 우선, 각 뉴스기사를 문단(paragraph) 단위로 세그먼트 하여 뉴스기사 대신에 문단 세트(A set of paragraphs)를 가지게 된다. 매칭 알고리즘은 각 토픽 클러스터에 대한 각 문단의 확률값을 측정하게된다. 이때 토픽 클러스터의 단어들과 확률값을 이용하여 토픽과 문단이 얼마나 연관성이 있는지를 계산하게 된다. 이러한 과정을 통해 각 토픽은 가장 연관성이 있는 문단들을 매칭할 수 있게 된다. 이러한 매칭 프로세스를 통해 사회문제 키워드와 연관된 문단들을 검토함으로써 실제 우리 사회에서 해당 사회문제 키워드와 관련해서 구체적으로 어떤 사건과 이슈가 발생하는 지를 쉽게 파악할 수 있게 된다. 또한 매칭 프로세스와 더불어 사회문제 키워드 가시화를 통해 사회문제 수요를 파악하려는 전문가들은 웹 브라우저를 통해 편리하게 특정 시간에 발생한 사회문제가 무엇이며, 구체적인 내용은 무엇인지를 파악할 수 있으며, 시간 순서에 따른 사회이슈의 변동 추이와 그 원인을 알 수 있게 된다. 개발된 시스템을 통해 최근 3년 동안 국내에서 발생했던 다양한 사회문제들을 파악하였고 개발된 알고리즘에 대한 평가를 수행하였다(본 논문에서 제안한 프로토타입 시스템은 http://dslab.snu.ac.kr/demo.html에서 이용 가능함. 단, 구글크롬, IE8.0 이상 웹 브라우저 사용 권장).

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제37권2호
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• pp.233-256
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• 2023

이 연구는 수학교육에서의 ChatGPT의 활용 방안 도출을 위한 기초 연구로서 국가수준 학업성취도 평가 및 대학수학능력시험 문제에 대한 ChatGPT의 응답을 분석하였다. ChatGPT는 생성형 인공지능 모델로서 여러 분야에서 주목 받고 있으며, 교육계에서도 ChatGPT 활용 방안에 대한 요구의 목소리가 높아지고 있다. 이에 이 연구에서는 3개년 국가수준 학업성취도 평가 및 대학수학능력시험 문제에 대한 ChatGPT 3.5의 응답에 대해서 정답률, 풀이 과정의 정확도, 오류 유형을 분류하여 분석하였다. ChatGPT의 국가수준 학업성취도 평가 문제 및 대학수학능력시험 문제의 정답률은 각각 37.1%, 15.97%로 나타났다. ChatGPT의 풀이 과정의 정확도는 5점 만점으로 산출하였을 때, 국가수준 학업성취도 평가는 3.44점, 대학수학능력시험은 2.49점으로 산출되었다. ChatGPT의 수학 문제를 풀이하는 데 나타나는 오류 유형은 절차적 오류와 기능적 오류로 나뉘었다. 절차적 오류는 다음 단계로의 식을 연결 짓는 과정이나 계산상의 오류를 가리키며, 기능적 오류는 ChatGPT가 텍스트를 인식, 판단, 출력하는 과정에서 발생하는 오류였다. 이러한 분석은 정답률만이 ChatGPT의 수학적 성능을 판단하는 기준이 되어서는 안 되며, 풀이 과정의 정확도나 오류유형까지도 복합적으로 고려해야 함을 시사한다.